(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な主プラッタであって、対向する第１及び第２の側面を含み、該第２の側面に形成された中心凹部が、該主プラッタの前記回転軸と実質的に同軸であり、複数の周方向に離間したポケットが、該第１の側面に形成される、前記回転可能な主プラッタと、
前記中心凹部内に位置決めされる中心歯車と、
前記主プラッタ上に位置決めされた複数の回転可能な衛星プラッタであって、それぞれのポケット内に各々回転可能に固定されている、前記複数の回転可能な衛星プラッタと
を含み、
各衛星プラッタは、その第１の側面上のウェーハ支持体面及び対向するその第２の側面上の遊星歯車を有し、各遊星歯車は、前記主プラッタのその回転軸の周りの回転が該衛星プラッタをそれらの該それぞれのポケット内で個々の回転軸の周りに回転させるように前記中心歯車と噛み合う
ことを特徴とするサセプタ装置。
【請求項２】
複数のポケットが、前記主プラッタに形成され、
各衛星プラッタが、それぞれのポケット内に回転可能に固定される、
ことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項３】
各衛星プラッタが、１つ又はそれよりも多くのウェーハを保持するように構成されたウェーハ支持体面を有することを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項４】
各衛星プラッタが、その第１の側面上のウェーハ支持体面と、対向するその第２の側面上の遊星歯車とを有し、
各衛星歯車が、前記主プラッタのその回転軸の周りの回転が前記衛星プラッタをそれらの個々の回転軸の周りに回転させるように、該主プラッタに関連付けられた中心歯車と噛み合う、
ことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項５】
各衛星プラッタの前記ウェーハ支持体面は、隆起した周縁部分によって周囲を取り囲まれることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項６】
各衛星プラッタの前記ウェーハ支持体面は、輪郭付けされることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項７】
前記主プラッタに連結された駆動シャフトを更に含み、そのために該駆動シャフトの回転が、該主プラッタをその回転軸の周りに回転させることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項８】
前記駆動シャフトに連結され、かつ該駆動シャフトを回転させるように構成された駆動機構を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項９】
各衛星プラッタが、該衛星プラッタ内に回転可能に固定された１つ又はそれよりも多くのウェーハ支持体を含み、
前記主プラッタのその回転軸の周りの回転が、前記衛星プラッタをそれらの個々の回転軸の周りに回転させ、かつ前記１つ又はそれよりも多くのウェーハ支持体をそれらの個々の回転軸の周りに回転させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項１０】
前記主プラッタの前記回転軸に沿って前記主プラッタ第２の側面から延びるカプリングを更に含み、
前記カプリングは、そこに駆動シャフトの自由端を受け取り、かつ該駆動シャフトの回転に応答して前記主プラッタを回転させるように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項１１】
前記中心歯車は、中心開口を含み、
前記カプリングは、前記中心歯車中心開口を通って延びる、
ことを特徴とする請求項１０に記載のサセプタ装置。
【請求項１２】
前記駆動シャフトは、固定チューブによって同軸的に取り囲まれ、
前記チューブは、前記駆動シャフト及びカプリングが係合する時に前記中心歯車開口に係合する自由端を含み、
前記チューブ自由端は、前記駆動シャフトが前記主プラッタを前記主プラッタ回転軸の周りに回転させる時に前記中心歯車を静止位置に維持する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のサセプタ装置。
【請求項１３】
前記中心歯車は、前記中心凹部の外周に沿って位置決めされた複数の保持部材によって該中心凹部内に取外し可能に保持されることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項１４】
各ポケットが、スピンドルポストと第１の軸受面を含み、
各衛星プラッタ第２の側面が、スピンドル凹部と第２の軸受面を含み、
前記スピンドル凹部は、前記第１及び第２の軸受面が係合し、かつ前記衛星プラッタが前記スピンドルポストの周りに回転することができるように、該スピンドルポストをそこに受け取るように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２００９年１０月９日出願の米国特許仮出願第６１／２５０，０７５号の恩典及びそれに対する優先権を請求し、その開示内容は、引用によりその全体を示すかのごとく本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、エピタキシャル層の成長に関し、特に、化学気相蒸着リアクタシステム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
堆積システム及び方法は、基板上にエピタキシャル薄膜（エピ層）のような半導体材料の層を形成するために広く使用されている。例えば、化学気相蒸着（ＣＶＤ）リアクタシステム及び処理は、基板上にシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、又は他の材料のような半導体材料の層を形成するために使用することができる。ＣＶＤ処理は、エピタキシャル層のような制御された特性、厚み、及び／又は配列を有する層を形成するのに特に有効とすることができる。一般的に、ＣＶＤシステムのような堆積システムにおいて、基板は、サセプタ内の反応チャンバに置かれ、基板上に堆積される試薬又は反応剤を含む１つ又はそれよりも多くの処理気体がチャンバ内の基板の近くに導入される。処理気体は、均一又は制御された濃度の試薬又は反応剤を基板に提供するために反応チャンバを通って流すことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリコンカーバイドのためのＣＶＤ成長処理は、温度プロフィール、気体速度、気体濃度、化学的性質、及び圧力に関して精緻化されている。特定のエピ層を製造するのに使用される条件の選択は、多くの場合に、望ましい成長速度、反応温度、サイクル時間、気体容積、機器コスト、ドーピング均一性、及び層厚みのようなファクタの間での妥協である。特にかつ他のファクタが等しければ、均一な層厚は、このエピタキシャル層から続いて製造される半導体素子においてより一貫した性能を提供する傾向にある。代わりに、均一性が低い層は、素子性能を劣化しがちであり、又はこの層を素子製造に不適とすることもある。従って、例えば、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、又は他の材料のエピタキシャル成長のためのより均一なエピタキシャル層を形成するＣＶＤ技術に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この「発明の概要」は、以下で「発明を実施するための形態」に更に説明する概念の選択を簡略化した型式で導入するために提供されることを認めるべきである。この「発明の概要」は、本発明の開示の重要特徴又は必須特徴を特定することを意図せず、かつ本発明の範囲を制限することも意図しない。
【０００６】
本発明の一部の実施形態により、ＣＶＤリアクタシステムに使用されるサセプタ装置は、回転可能な主プラッタと主プラッタ上に位置決めされた複数の回転可能な衛星プラッタとを含む。衛星プラッタは、主プラッタのその回転軸の周りの回転が衛星プラッタをそれらの個々の回転軸の周りに回転させるように主プラッタに作動可能に接続される。各衛星プラッタは、１つ又はそれよりも多くのウェーハを保持するように構成されたウェーハ支持体面を有する。一部の実施形態では、各衛星プラッタのウェーハ支持体面は、隆起した周縁部分によって周囲を取り囲まれる。一部の実施形態では、各衛星プラッタのウェーハ支持体面は、実質的に平坦な構造を有する。他の実施形態では、各衛星プラッタのウェーハ支持体面は、ウェーハ温度の均一化を容易にするように輪郭付けされた構成を有する。一部の実施形態では、複数のポケットが、主プラッタ内に形成され、各衛星プラッタは、それぞれのポケット内に回転可能に固定される。
【０００７】
他の実施形態により、ＣＶＤリアクタシステムに用いるサセプタ装置は、回転可能な主プラッタと、主プラッタ上に位置決めされた複数の回転可能な衛星プラッタと、各衛星プラッタ内に回転可能に固定された１つ又はそれよりも多くのウェーハ支持体とを含む。主プラッタのその回転軸の周りの回転が、衛星プラッタをそれらの個々の回転軸の周りに回転させ、かつ１つ又はそれよりも多くのウェーハ支持体をそれらの個々の回転軸の周りに回転させるように、衛星プラッタは、主プラッタに作動可能に接続され、かつウェーハ支持体は、衛星プラッタに作動可能に接続される。
【０００８】
本発明の一部の実施形態により、ＣＶＤリアクタシステムに用いるサセプタ装置は、中心歯車を有する主プラッタと、主プラッタの回転に応答してそれぞれの回転軸の周りに個々に回転可能である主プラッタ内に支持された複数の衛星プラッタとを含む。主プラッタは、対向する第１及び第２の側面を有する。中心凹部が、主プラッタの回転軸と実質的に同軸に第２の側面に形成される。周方向に離間した複数のポケットが、第１の側面に形成される。中心歯車は、中心凹部内に位置決めされ、かつ中心凹部の周囲に沿って位置決めされた複数の保持部材によって中心凹部内に取外し可能に保持される。衛星プラッタは、それぞれのポケット内に各々回転可能に固定される。各衛星プラッタは、その第１の側面上のウェーハ支持体面とその対向する第２の側面上の衛星歯車とを有する。
【０００９】
主プラッタ内の各ポケットは、中心凹部に連通する開口部を有する周囲壁を有する。中心歯車の歯は、各衛星プラッタの遊星歯車の歯と係合することができるように、ポケットの各々の中にそれぞれの壁開口部を通じて延びている。各衛星プラッタの遊星歯車が中心歯車と噛み合うので、主歯車のその回転軸の周りの回転は、衛星プラッタをそれらの個々の回転軸の周りにそれらのそれぞれのポケット内で回転させる。衛星プラッタのこの二重回転は、ＣＶＤ処理中の均一なエピタキシャル層形成を容易にする。
【００１０】
主プラッタは、主プラッタの回転軸に沿って主プラッタの第２の側面から外向きに延びるカプリングを含む。カプリングは、そこに駆動シャフトの自由端を受け取り、かつ駆動シャフトの回転に応答して主プラッタを回転させるように構成される。中心歯車は中心開口を有し、カプリングは、中心歯車の中心開口を通って延びている。駆動シャフトは、駆動シャフトとカプリングが係合する時に中心歯車開口に係合する自由端を有する固定されたチューブによって同軸に取り囲まれる。チューブの自由端は、主プラッタが静止した中心歯車の周りに回転するように、駆動シャフトが主プラッタを主プラッタ回転軸の周りに回転させる時に中心歯車を静止位置に保つ。
【００１１】
主プラッタ内の各ポケットは、スピンドルポストと第１の軸受面を含み、各衛星プラッタの第２の側面は、スピンドル凹部と第２の軸受面を含む。スピンドル凹部は、第１の軸受面と第２の軸受面が係合し、かつ衛星プラッタがポケット内でスピンドルポストの周りに回転することができるように、そこにスピンドルポストを受け取るように構成される。
【００１２】
一部の実施形態では、主プラッタ内の各ポケットは、自由端を有するペデスタルを含む。ペデスタルの自由端は、第１の軸受面として機能し、スピンドルポストは、ペデスタルの自由端から外向きに延びている。
【００１３】
他の実施形態では、主プラッタ内の各ポケットは、スピンドルポストを含み、各衛星プラッタの第２の側面は、スピンドル凹部を含む。スピンドル凹部は、スピンドルポストが衛星プラッタを支持し、かつ軸受面を必要とせずに衛星プラッタを回転させるように、スピンドルポストをそこに受け取るように構成される。
【００１４】
一部の実施形態では、各衛星プラッタのウェーハ支持体面は、隆起した縁部部分によって周囲を取り囲まれる。
【００１５】
一部の実施形態では、各衛星プラッタのウェーハ支持体面は、実質的に平坦である。他の実施形態では、各衛星プラッタのウェーハ支持体面は、エピタキシャル成長中のウェーハ温度の均一化を容易にするように輪郭付けされる。
【００１６】
本発明の一部の実施形態により、エピタキシャル成長リアクタは、リアクタ容器とリアクタ容器内に回転可能に配置されたサセプタ装置とを含む。サセプタ装置は、容器の壁からリアクタ容器内に延びる回転可能駆動シャフトを含む。主プラッタは、回転可能駆動シャフトに取り付けられる。主プラッタは、対向する第１及び第２の側面と、主プラッタの回転軸と実質的に同軸の第２の側面に形成された中心凹部と、第１の側面に形成された複数の周方向に離間したポケットとを有する。中心歯車は、中心凹部内に位置決めされ、複数の衛星プラッタは、主プラッタ内のそれぞれのポケット内に各回転可能に固定される。各衛星プラッタはその第１の側面上のウェーハ支持体面と対向するその第２の側面上の遊星歯車とを有する。各ポケットは、中心凹部に連通する開口部を有する周囲壁を有する。中心歯車の歯は、ポケットの各々の中にそれぞれの壁開口部を通じて延びて遊星歯車の歯と係合する。従って、主プラッタのその回転軸の周りの回転は、衛星プラッタをそれらの個々の回転軸の周りに回転させる。
【００１７】
一部の実施形態では、チューブが、離間した関係で駆動シャフトを同軸的に取り囲む。チューブは、一端でリアクタ容器壁かつ反対端で中心歯車に固定される。チューブは、駆動シャフトが主プラッタを主プラッタ回転軸の周りに回転させ、これが衛星プラッタの個々の回転を引き起こす時に中心歯車を静止位置に保つ。
【００１８】
本発明の一部の実施形態により、サセプタ装置を回転させる方法を提供する。サセプタ装置は、第１の側面に形成された周方向に離間した複数のポケットを有する主プラッタと、主プラッタの第２の側面に隣接する中心歯車と、それぞれのポケット内に回転可能に固定された複数の衛星プラッタとを含む。各衛星プラッタは、中心歯車と作動可能に関連付けられる。本方法は、衛星プラッタがそれらの個々の回転軸の周りにそれらのそれぞれのポケット内で回転するように、中心歯車を静止に維持しながら主プラッタを回転軸の周りに回転させる段階を含む。
【００１９】
本発明の一部の実施形態により、基板上のエピタキシャル成長を容易にする方法を提供する。基板は、主プラッタ上に回転可能に位置決めされた衛星プラッタ上に位置決めされる。衛星プラッタと主プラッタは、主プラッタをその回転軸の周りに機械的な回転が基板をその回転軸の周りに回転させるように作動可能に接続される。主プラッタは、電気モータに連結された駆動シャフトのような単一の駆動機構によってその回転軸の周りに回転することができる。
【００２０】
本発明の実施形態によるサセプタ装置及びそれを組み込んだエピタキシャル成長リアクタは、従来型のサセプタ及びリアクタと比べて多くの利点を有する。リアクタ内での水平な向きを典型的に必要とする従来型のサセプタ装置と異なり、本発明の実施形態によるサセプタ装置は、水平と同様に垂直な向きを含む様々な向きを利用することができる。ウェーハを回転させるのに気体を利用する従来型のリアクタと異なり、本発明によるサセプタ装置は、気体の使用なしにウェーハを機械的に回転させ、それによって不純物及び不要な気体の導入を排除する。また、従来型リアクタでウェーハ回転に使用される気体は、処理中にウェーハを不要に冷却する場合がある。本発明の実施形態は、こうした不要な冷却の可能性を排除する。
【００２１】
従来型のサセプタ装置は、従来的にリアクタ内に固定されており、これは、十分な洗浄を妨害する可能性があり、それによってサセプタ装置及びリアクタの耐用期間が潜在的に短縮される。本発明によるサセプタ装置は、リアクタから容易に取り外すことができるので、より完全な洗浄が可能であり、これは、より長期の耐用期間をもたらすことができる。
【００２２】
従来型サセプタ装置のウェーハ支持体面は典型的に平坦であり、これは、処理中の不均一なウェーハ温度を引き起こす可能性がある。更に、従来型ウェーハ支持体面の回転は、平坦度及び重量のようなウェーハの物理特性に影響され易い可能性がある。対照的に、本発明の衛星プラッタのウェーハ支持体面は、エピタキシャル成長中のウェーハ温度の均一化を容易にする非平坦輪郭を有することができる。更に、本発明の衛星プラッタの回転は、処理されるウェーハに影響されにくい。従って、本発明の実施形態は、大型ウェーハサイズと、基板及びエピタキシャル層が熱的又は物理的に不整合である材料（例えば、シリコンカーバイド又はサファイア上の窒化ガリウムなど）とに対して特に適切である。
【００２３】
一実施形態に関して説明する本発明の態様は、たとえそれに関して明確に説明しなくても他の実施形態に組み込めることに注意されたい。すなわち、全ての実施形態及び／又はいずれの実施形態の特徴も、あらゆる方法及び／又は組合せで結合することができる。本出願人は、いずれかの最初に出願された特許請求の範囲を変更し又はそれに従っていずれかの新規な特許請求の範囲を出願する権利を留保し、これは、いずれかの最初に出願された特許請求の範囲をたとえ最初にそのように請求されていなくてもいずれかの他の特許請求の範囲から従属するように及び／又はそのいずれかの特徴を組み込むように修正することができる権利を含む。本発明のこれら及び他の目的及び／又は態様は、以下に示す本明細書において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一部の実施形態によるサセプタ装置を有するエピタキシャル成長リアクタの概略図である。
【図２】本発明の一部の実施形態による複数の衛星プラッタを示す図１のサセプタ装置のための主プラッタの上面図である。
【図３】対応する複数のポケットが示されている衛星プラッタが取り外された状態での図２の主プラッタの上面図である。
【図４】中心歯車を示す図１のサセプタ装置の主プラッタの底面図である。
【図５】主プラッタ中心凹部内に中心歯車を保持する部材が示されている本発明の一部の実施形態による図４の主プラッタの部分拡大斜視図である。
【図６】ポケット内に延びる中心歯車の歯が示されている本発明の一部の実施形態による図３の主プラッタの部分拡大斜視図である。
【図７】図２のサセプタ装置の衛星プラッタの上面斜視図である。
【図８】図２のサセプタ装置の衛星プラッタの底面斜視図である。
【図９】本発明の一部の実施形態による図１のサセプタ装置のための駆動シャフトアセンブリの上面斜視図である。
【図１０】本発明の一部の実施形態によるサセプタ装置の側面断面図である。
【図１１】本発明の一部の実施形態による複数の衛星プラッタを示す図１のサセプタ装置のための主プラッタの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を本発明の実施形態が示されている添付図面を参照して下記でより完全にここで説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で達成することができ、本明細書に説明される実施形態に制限されると解釈すべきではない。全体を通じて、同じ番号が類似の要素に適用されている。図において、所定の層、構成要素、又は特徴は、明確にするために誇張されている可能性があり、破線は、別途指定がなければ、任意的な特徴又は作動を示している。更に、作動（又は段階）の順序は、別途具体的に指示されなければ、図及び／又は特許請求の範囲に示す順番に制限されない。１つの図又は実施形態に関して説明する特徴は、たとえそれ自体が具体的に説明されるか又は示されていなくても、図の別の実施形態と関連することができる。
【００２６】
特徴又は要素が別の特徴又は要素「上に」在るという時に、この特徴又は要素は、直接にその他の特徴又は要素上に在ることができ、又は介在特徴及び／又は要素も存在することができることが理解されるであろう。一方、特徴又は要素が別の特徴又は要素「上に直接に」在るという時に、介在特徴又は要素は存在しない。特徴又は要素が別の特徴又は要素に「接続して」いる、「取り付けられて」いる、又は「連結して」いるという時に、この特徴又は要素は直接にその他の特徴又は要素に接続され、取り付けられ、又は連結することができ、又は介在特徴又は要素が存在することができることも理解されるであろう。一方、特徴又は要素が別の特徴又は要素に「直接に接続して」いる、「直接に取り付けられて」いる、又は「直接に連結して」いるという時に、介在特徴又は要素は存在しない。たとえ一実施形態に関して説明かつ示されていても、そのように説明かつ示された特徴及び要素は、他の実施形態に適用することができる。
【００２７】
本明細書に使用される術語は、特定的な実施形態を説明する目的のみであり、本発明を制限するように想定されているものではない。本明細書で使用する時に、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないと明確に示す場合を除き、複数形を依然として含むことを意図している。用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、本明細書で使用する時に、図示の特徴、段階、作動、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ又はそれよりも多くの他の特徴、段階、作動、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は付加を除外しないことは更に理解されるであろう。本明細書で使用する時に、用語「及び／又は」は、対応する列挙項目の１つ又はそれよりも多くのいずれか又は全ての組合せを含む。
【００２８】
「下」、「下方」、「下側」、「上」、及び「上側」などのような空間的相対語は、図示のような１つの要素又は特徴の別の要素又は特徴に対する関係を説明する記述の簡略化のために本明細書で使用することができる。この空間的用語は、図で表された方向に加えて、使用又は作動におけるデバイスの様々な方向を包含するように意図されることが理解されるであろう。例えば、図におけるデバイスが反転されると、他の要素又は特徴「の下」又は「のすぐ下」として説明する要素は、その時に他の要素又は特徴「の上に」向けられるであろう。従って、例示的用語「の下」は、上及び下側の両方の向きを包含することができる。デバイスは、別の方向（９０度回転された方向又は他の方向）に向けられる可能性があり、本明細書で使用される空間的相対記述は、そのように解釈することができる。同様に、用語「上方」、「下方」、「垂直」、及び「水平」などは、別途具体的に指示されなければ、説明のみの目的で本明細書に使用される。
【００２９】
第１及び第２という用語は、様々な特徴又は要素を説明するのに用いられるが、これらの特徴又は要素は、これらの用語によって制限すべきでないことは理解されるであろう。これらの用語は、１つの特徴又は要素を別の特徴又は要素から区別するのに使用されるのみである。従って、本発明の教示から逸脱することなく、以下で説明する第１の特徴又は要素は、第２の特徴又は要素と呼ぶことができ、同様に以下で説明する第２の特徴又は要素は、第１の特徴又は要素と呼ぶことができる。
【００３０】
別途定められない限り、本明細書で使用する全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定められたような用語は、本明細書及び当業技術の関連におけるそれらの意味と適合する意味を有すると解釈すべきであり、本明細書で明白にそのように定められない限り、理想化されるか又は過度に形式的な意味に解釈すべきでないことは更に理解されるであろう。公知の機能及び構造は、簡潔性及び／又は明確性のために詳細には説明されないことがある。
【００３１】
図１は、本発明の一部の実施形態による気相エピタキシャル成長リアクタ１０を示している。図示のリアクタ１０は、内部チャンバ又は容器１６を定める上壁１２、底壁１３、及び側壁１４を含む。容器１６内には、対向する第１の側面２１ａ及び第２の側面２１ｂを有する主プラッタ２１を含むサセプタ装置２０が位置決めされる。各々がそれぞれ衛星プラッタ２３を収容するための複数のポケット２２が、主プラッタの第１の側面２１ａの内に形成されている。
【００３２】
主プラッタ２１は、容器１６の外向きに設けられた駆動機構２６（例えば、電気モータなど）によって中心軸Ａ1（図１０）の周りに回転可能な駆動シャフト２４に連結され、かつそれによって回転する。容器１６の反応区画３０内のシリコンカーバイド（又は他の材料）成長に必要な温度を引き起こすように作動可能な例えば高周波（ＲＦ）加熱コイル配列又は抵抗フィラメント加熱配列のような熱源２８が、主プラッタ２１の下に位置決めされる。
【００３３】
反応区画３０は、主プラッタ２１の上面２１ａと容器１６の上部１２との間に位置付けられる。蒸着気体４０が、例えば、気体供給部を通じて容器１６内に導入され、エピタキシャル成長の当業者によって理解されるように成長処理で利用される。サセプタ装置２０及び成長リアクタ１０は、制限なく様々な種類のエピタキシャル成長に利用することができる。例えば、窒化物のエピタキシャル成長のためには、水素及び／又は窒素のような搬送気体が使用でき、様々な窒化物を生成するための原料気体としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、及びトリエチルインジウム（ＴＥＩ）などを含むことができ、かつ様々なドーパント気体を利用することができる。シリコンカーバイドのエピタキシャル成長のためには、水素のような搬送気体と、シランのようなシリコン源と、プロパンのような炭素源と、塩化水素のようなエッチャントと、様々なドーパント気体とを利用することができる。反応区画３０に提供された様々な気体は、当業者によって理解されるように、その後、容器１６の外側の箇所に排出される。
【００３４】
サセプタ装置２０は、図１に示すような水平リアクタ２０での使用だけには制限されない。サセプタ装置２０の機械的作動は、その例えば垂直方向を含む様々な方向で使用されることを可能にする。従って、本発明の実施形態は、垂直リアクタ及び水平リアクタでの使用に利用することができる。
【００３５】
ここで図２−図１０を参照してサセプタ装置２０をより詳細に説明する。図２は、主プラッタ２１の上面図であり、主プラッタ２１内のそれぞれのポケット２２内に回転可能に固定された複数の衛星プラッタ２３が示されている。衛星プラッタ２３は、それぞれの中心軸Ａ2（図１０）の周りに回転する。主プラッタ２１は、対向する第１の側面２１ａ及び第２の側面２１ｂを有する。中心凹部５０（図４）が、主プラッタの第２の側面２１ｂの中に形成され、主プラッタ２１の回転軸Ａ1（図１０）と実質的に同軸である。周方向に離間した複数のポケット２２が、主プラッタの第１の側面２１ａの中に形成される。
【００３６】
複数の衛星プラッタ２３は、それぞれのポケット２２内に回転可能に固定される。図示のように、各衛星プラッタ２３は、その第１の側面２３ａ（図７）上にウェーハ支持体面８０を有し、その対向する第２の側面２３ｂ（図８）上に遊星歯車８２を有する。各衛星プラッタ２３のウェーハ支持体面８０は、隆起した周縁部分８４によって周囲を取り囲まれる。ＣＶＤ処理中にエピタキシャル層がその上に成長するウェーハが位置決めされるのは、このウェーハ支持体面８０上である。一部の実施形態では、衛星プラッタ２３のウェーハ支持体面８０は、実質的に平坦である。他の実施形態では、衛星プラッタ２３のウェーハ支持体面８０は、エピタキシャル成長中のウェーハ温度均一化を容易にする非平坦輪郭を有する。
【００３７】
ある一定のウェーハに対しては、従来型の平坦なウェーハ支持体面によって均一なウェーハ温度を取得することは不可能でないとしても困難である。本発明の実施形態により、非平坦輪郭のウェーハ支持体面により、均一なウェーハ温度を得ることができる。
【００３８】
各遊星歯車８２は、図８に示すように、その外周に沿った歯８２ｔを含む。各衛星プラッタの第２の側面２３ｂは、スピンドル凹部７６及び軸受面７８（図８）を含む。スピンドル凹部７６は、以下で詳細に説明するように、それぞれのポケットから外向きに延びるスピンドルポスト７４（図６）を受け取るように構成される。
【００３９】
図示の主プラッタ２１及び個々の衛星プラッタ２３は、円形の形状である。図２に示すように、衛星プラッタ２３は、主プラッタ２１の周方向に対称的に配列される。更に、衛星プラッタは、主プラッタ２１の中心から外向きに同じ半径方向距離で各々設けられる。６つの衛星プラッタ２３が示されているが、６よりも大きい数及び６未満の数の両方である他の数の衛星プラッタ２３が可能である。
【００４０】
以下で説明するように、各遊星歯車８２の遊星歯車歯８２ｔは、主プラッタ２１のその回転軸Ａ1の周りの回転が衛星プラッタ２３をそれらの個々の回転軸Ａ2（図１０）の周りに回転させるように、中心歯車５２の歯５２ｔと噛み合うように構成される。堆積処理中、サセプタ装置２０の主プラッタ２１は、駆動シャフト２４によって回転して衛星プラッタ２３の遊星回転運動を引き起こす。この遊星回転配列は、エピタキシャル層厚みとドーピングとの改善した均一性をもたらすことができる。更に、不純物の導入、不要な気体及びウェーハ冷却のような従来型のサセプタ装置の気体回転に伴う問題点は、本発明の実施形態によって回避される。
【００４１】
ここで図４を参照すると、中心歯車５２が中心凹部５０内に位置決めされ、これは、主プラッタ２１の回転軸Ａ1（図１０）と実質的に同軸である。中心歯車５２は、図示のように、その外周に沿った歯５２ｔを含む。中心歯車５２は、主プラッタ２１内のそれぞれの開口５７内に各々位置決めされた複数の保持部材５６によって中心凹部５０内に保持される。図示の実施形態における各保持部材５６は、楕円形状端部部分５６ａ（図５）を有する。各保持部材は、それぞれの開口５７内で回転可能であり、それによって楕円形状端部部分５６ａが中心歯車５２の一部分の上に乗ることができ、その結果、中心凹部５０内に中心歯車５２が保持することができる。係止ピン５８（図６）が、各保持部材５６に関連付けられ、係止部材５６の回転を防止し、かつ保持部材５６を係止位置に保つ。ピン５８を取り外すと、それぞれの保持部材５６は、中心歯車５２が中心凹部５０から取り外せる位置まで開口５７内で回転することができる。しかし、本発明の実施形態は、図示の保持部材５６の構成及び作動に制限されない。中心凹部５０内に中心歯車５２を保つための様々な他の方法を制限なく使用することができる。
【００４２】
図３及び図６に示すように、各ポケット２２は、中心凹部５０に連通する開口部２５を有する周囲壁２２ｗを有する。中心歯車の歯５２ｔは、図示のように、それぞれの壁開口部２２ｗを通じてポケット２２の各々の中に延びている。
【００４３】
主プラッタ２１は、主プラッタの回転軸Ａ1に沿って主プラッタの第２の側面２１ｂから外向きに延びるカプリング６０（図４）を含む。カプリング６０は、そこに駆動シャフト２４（図１０）の自由端２４ａを受け取り、駆動シャフト２４の回転に応答して主プラッタ２１を回転させるように構成される。中心歯車５２は、図４に示すように、それを通ってカプリング６０が延びる中心開口５９を含む。
【００４４】
図３及び図６に示すように、各ポケット２２は、ポケット２２の床面２２ｆの中心部分から上方に延びるペデスタル７０を含む。各ペデスタル７０は、そこから外向きに延びるスピンドルポスト７４（図６）を有する自由端７０ａを有する。各スピンドルポスト７４は、衛星プラッタの第２の側面２３ｂの中のそれぞれのスピンドル凹部７６（図８）に係合するように構成される。各ペデスタルの自由端７０ａは、それぞれの衛星プラッタ２３を回転可能に支持する軸受面として機能することができる。各ペデスタルの自由端７０ａは、軸受面７２として機能する低摩擦材料を含むことができる。各衛星プラッタ２３は、軸受面７８として機能する類似の低摩擦材料を利用することができる。利用されるいずれの低摩擦材料も、サセプタ装置２０が露出される場合がある高い作動温度に抵抗するように設計される。図示の実施形態では、軸受面７２は、スピンドルポスト７４によって形成される回転軸Ａ2と実質的に直角な平面内に在り、軸受面７８は、スピンドル凹部７６によって形成される回転軸Ａ3（図８）と実質的に直角な平面内に在る。
【００４５】
一部の実施形態では、各ペデスタルの自由端７０ａは、軸受面７２として機能するスラストワッシャを含むことができる。スピンドルポスト７４及びスラストワッシャ７２のための材料は、利用される場合には、衛星プラッタ及び主プラッタの材料と異種のものとすることができる。しかし、スピンドルポスト７４及びスラストワッシャ７２のための材料は、利用される場合に耐熱性である（すなわち、高温で強度を維持することができる）。
【００４６】
衛星プラッタ２３が、それぞれのポケット２２内に回転可能に配置される時に、スピンドル凹部７６を取り囲む軸受面７８は、ポケット２２内のペデスタル７０の軸受面７２に係合し、回転軸Ａ2と回転軸Ａ3とは同じものになる。それぞれの軸受面７８、７２の係合は、衛星プラッタ２３がそれぞれのポケット２２内でスピンドルポスト７４の周りを円滑にかつ一貫して回転することを可能にする。
【００４７】
他の実施形態では、各スピンドルポスト７４は、衛星プラッタ２３とポケットの間にいずれの他の支持接触も必要とせずそれぞれの衛星プラッタ２３を回転可能に支持するように構成することができる。例えば、一部の実施形態では、各スピンドルポスト７４は、それぞれの衛星プラッタ２３のための回転支持とスラスト支持の両方を提供し、軸受面７２と軸受面７８の接触を必要としない。
【００４８】
図９及び図１０を参照すると、駆動シャフト２４は、例えば、リアクタ１０の底部１３に固定されたチューブ９０によって同軸に取り囲まれる。チューブ９０は、駆動シャフト２４と主プラッタカプリング６０とが係合する時に中心歯車開口５９に係合する自由端９０ａを有する。チューブの自由端９０ａは、駆動シャフト２４が主プラッタ２１を主プラッタ回転軸Ａ1の周りに回転させる時に中心歯車５２を静止位置に保つ。遊星歯車８２は、中心歯車５２と係合するので、主プラッタ２１のその回転軸Ａ1の周りの回転は、各個々の衛星プラッタ２３をそれぞれのポケット２２内でその回転軸Ａ2の周りに回転させる。従って、衛星プラッタ２３上に位置決めされたウェーハは、主プラッタ２１の回転によって機械的に回転する。更に、主プラッタ２１のその回転軸Ａ1の周りの回転及び衛星プラッタの各々のそれらのそれぞれの回転軸の周りの回転の両方を引き起こすのに必要とされることは、単一の駆動機構のみである（例えば、駆動シャフト２４に連結された電気モータ２６）。用語「単一の駆動機構」は、駆動シャフト２４を回転させるように構成されたあらゆる単一デバイスを含むことを意図している。
【００４９】
ここで図１１を参照すると、本発明の他の実施形態によるサセプタ装置２０が示されている。サセプタ装置２０は、回転可能な主プラッタ２１と、主プラッタ２１の第１の側面２１ａ上に位置決めされた複数の回転可能な衛星プラッタ２３とを含む。上述のように、衛星プラッタ２３は、第１の側面２１ａ上に回転可能に位置決めすることができ、又は主プラッタの第１の側面２１ａ内に形成されたポケット２２内に回転可能に位置決めすることができる。図示の実施形態では、各衛星プラッタ２３は、１つ又はそれよりも多くのウェーハＷを保持するように構成されたウェーハ支持体面８０を有する。衛星プラッタ２３は、主プラッタのその回転軸の周りの回転が、衛星プラッタ２３のそれらの個々の回転軸の周りの回転を引き起こすように、主プラッタ２１に作動可能に接続される。例えば、上述のように、各衛星プラッタ２３は、その第１の側面上のウェーハ支持体面８０とその対向する第２の側面上の遊星歯車とを有することができる。各遊星歯車は、例えば、駆動シャフト２４（図１０）と単一の駆動デバイス２６（図１０）とによる主プラッタ２１のその回転軸の周りの回転が衛星プラッタ２３をそれらの個々の回転軸の周りに回転させるように、主プラッタ２１に関連付けられた中心歯車と噛み合う。
【００５０】
上述のように、一部の実施形態では、各衛星プラッタ２３のウェーハ支持体面８０は、隆起した周縁部分によって周囲を取り囲まれる。一部の実施形態では、各衛星プラッタ２３のウェーハ支持体面８０は、実質的に平坦な構造を有することができる。他の実施形態では、各衛星プラッタ２３のウェーハ支持体面８０は、ウェーハ温度均一化を容易にするように輪郭付けされた構成を有することができる。
【００５１】
本発明の他の実施形態では、図１１に示すような１つ又はそれよりも多くのウェーハＷを支持する代わりに、各衛星プラッタ２３は、各衛星プラッタ２３に回転可能に固定された１つ又はそれよりも多くのウェーハ支持体（図示せず）を含むことができる。ウェーハ支持体は、各衛星プラッタ２３上に回転可能に位置決めすることができ、又は各衛星プラッタ内に形成されたポケット内に回転可能に位置決めすることができる。ウェーハ支持体は、上述のように、衛星プラッタ２３の回転が個々のウェーハ支持体の回転を引き起こすように、例えば、歯車によって衛星プラッタ２３に作動可能に接続することができる。衛星プラッタ２３が主プラッタ２１に作動可能に接続した状態で、主プラッタ２１のその回転軸の周りの回転は、衛星プラッタをそれらの回転軸の周りに回転させ、かつ１つ又はそれよりも多くのウェーハ支持体をそれらの個々の回転軸の周りに回転させる。従って、単一機構（例えば、駆動シャフトに連結されたモータなど）を用いて、複数の軸の周りの回転がサセプタ装置に対して達成される。
【００５２】
サセプタ装置は、エピタキシャル成長中に高温（例えば、７００℃−１，８００℃）に露出される場合がある。従って、本明細書に説明した様々なサセプタ装置２０の様々な構成要素、とりわけ主プラッタ２１、中心歯車５２、及び衛星プラッタ２３などは、例えば、グラファイトのような耐熱性材料から形成される。
【００５３】
以上は本発明の例示であり、本発明の制限として解釈すべきではない。本発明の少数の例示的な実施形態を説明したが、多くの修正が本発明の教示及び利点からの実質的な逸脱なしにこの例示的な実施形態において可能であることを当業者は容易に認めるであろう。従って、全てのそのような修正は、特許請求の範囲に定められる本発明の範囲に含まれるように意図されている。本発明は、以下の特許請求の範囲によって定められるものであり、特許請求の範囲の均等物は、それに含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５４】
２１  主プラッタ
２１ａ  主プラッタの第１の側面
２２  ポケット
２３  衛星プラッタ
８０  ウェーハ支持体面
【図１】
0005514915.tif 000002
【図２】
0005514915.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005514915.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005514915.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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